深入了解I2C总线电路及其特性

I²C总线（Interior Integrated Circuit Bus）即内部集成电路总线，其电路结构如图1-25所示。它由一根串行时钟线（SCL）和一根串行数据线（SDA）组成，两根通信线通过上拉电阻接正电源，形成一个控制系统。在控制系统中的每个集成电路可以通过一个CMOS缓冲器来读每一根线，也可以通过一个栅极开路的场效应晶体管（FET）将每一根线的电平下拉，以实现CPU与各个集成电路之间的双向通信。

图1-25 I²C总线示意图

目前高档彩电都采用了I²C总线技术，它标志着彩电的数字技术已进入了高科技行列。I²C总线技术具有以下优点：

（1）减少了引脚，简化了电路 图1-26是一种普通遥控彩电的局部控制框图。从图中可以看出，CPU对图像处理芯片要完成图像的亮度、对比度、色饱和度、锐度、色调、彩色制式的控制，图像处理芯片还要把是否有同步信号等信息传递给CPU，至少需要6根信号线，CPU也必须至少有6个引脚。再加上伴音的高音、低音、平衡、音量、重低音等的控制及对其他功能电路的控制线，致使CPU所需引脚的数目更大，这无论对集成电路的制造还是电视产品的排版布线、外围电路设置都带来了很大困难。

图1-26 普通遥控彩电的局部控制框图(www.xing528.com)

随着电视技术的进步和人们物质文化生活水平的提高，彩电不但外形尺寸不断增大，而且其性能和功能也在不断增加和完善。这就导致彩电的控制电路越来越复杂，微处理器（CPU）芯片的引脚也越来越多，很多功能齐全的新型彩电，由于用一个CPU难以对功能实行全面控制，因此采用增加CPU芯片数目的办法，这就使一台电视机的控制电路具有多个CPU。因彩电的各种控制功能是由微处理器（CPU）输出不同的指令，由接口电路处理后驱动相应的电路来实现的，这种电路就需要多路信号传输通道，即有几种功能控制就必须有几路信号通路，并且只能单向通信，其输入控制电路和输出控制电路是相互独立的，各种控制不能同时进行，线路利用率极低。因此，普通遥控彩电的控制方式已经与彩电的发展不相适应了。

采用I²C总线之后，CPU仅需两条线就可以完成对多个集成电路的各种功能控制，这就大大地简化了电路。

（2）减少了外围元器件，提高了使用的可靠性 普通遥控彩电由于实行单项功能控制，采用电位器等可调元件和外围元器件较多，由于这些元器件的损坏频率较高，所以导致彩电硬件的故障率往往较高。采用I²C总线技术后，原先许多需用电位器等可调元件的功能可用总线来完成，减少了外围元器件，根除了电位器等因氧化、连线接触不良造成的故障，使硬件故障率大大降低，提高了使用的可靠性。

（3）方便了调试和维修 在普通遥控彩电的调试和维修中，大部分项目都要将机器开壳，找到对应的元器件和位置，再用专用工具才能进行调整，如图像几何控制调整的工作量就大得惊人。而在采用I²C总线技术的彩电中，如行幅、场幅、图像中心位置、枕形失真等大多数项目都可以通过遥控器进行调整。两者所需的工时是完全不能比拟的。

（4）有利于产品的开发和功能的完善I²C总线将电路单元分成模块，同时总线系统电路单元可以直接从总线剥离和接入，使各部分电路的增减、替换变得十分灵活。当需要增加某些功能时，只需将该功能模块电路单元挂接在总线上并编上不同的地址码即可，这样既减少了设计改动的工作量，又增加了设计的主动性和灵活性，有利于产品的换代升级和生产制造。